Как «скрестить» экологию с энергетикой?

Надо ли говорить о том, что для современного густонаселенного города проблемы экологии стоят чуть ли не на первом месте? Город, подобно живому организму, «дышит» и «питается», выделяя вредные продукты своей жизнедеятельности. Чем больше ресурсов он поглощает, чем активнее осуществляет свою жизнедеятельность, тем больше происходит выбросов в атмосферу, тем больше мусора и грязи остается. Спрашивается, как развиваться, не погружая себя в эту отраву?

Экологией крупных городов озаботились уже давно. На Западе эти вопросы стоят, можно сказать, на первом месте. Свою роль здесь сыграло ужесточение нормативов по вредным выбросам в атмосферу и ужесточение нормативов по энергопотреблению. Это был позитивный шаг вперед, который, по сути, определил важное направление технической модернизации.

Энергокомплекс в ННЦ на базе паровой противодавленческой турбины 6 МВт По крайней мере, ученые и конструкторы были вынуждены совершенствовать энергетические системы, повышать их КПД, решать проблему полноты сгорания топлива. Однако надо сказать, что эти задачи не дают окончательного решения вопроса, а только формируют предпосылку для такого решения. Сжигать меньше и как можно качественнее – это некое необходимое условие для перехода на следующий этап решения проблем экологии – принципиально иной этап, когда, по сути, продукты жизнедеятельности начинают работать на саму… энергетику (ту самую, где уже научились хорошо сжигать топливо).

Именно такое «прозрение» возникло во время выступления директора Института теплофизики СО РАН Сергея Алексеенко на круглом столе «Наука – городу Новосибирску», посвященном дню Российской науки, 7-го февраля. В какой-то мере доклад уважаемого ученого позволил увидеть некий просвет в будущее. И это будущее оказалось непохожим на страшные антиутопии. Ведь сколько раз человечеству предсказывали неизбежную гибель. И на протяжении последних десятилетий эту гибель неизменно увязывали с экологической катастрофой, с горами мусора и разливом сточных вод, с дымящими заводами и электростанциями. Но, как выяснилось, наука может исправить то, что было допущено предшественниками. Технологии развиваются, и их развитие может таить благо для цивилизации.

О чем конкретно идет речь? Надо сказать, что разработки специалистов Института теплофизики в области решения проблем энергосбережения, эффективного сжигания топлива, в области альтернативной энергетики достаточно хорошо известны, в том числе и за рубежом. К сожалению, некоторые из них, как воздух необходимые нашему городу, пока еще не внедрены. А ведь среди них есть и такие, которые как раз позволяют, что называется, «убить двух зайцев», посодействовать снижению расходов на традиционное топливо за счет решения вопросов экологии.

В первую очередь речь идет о создании Комплексных районных тепловых станций (КРТС), решающих одновременно вопрос утилизации твердых бытовых отходов и вопросы централизованного теплоснабжения. Специалисты Института в данном случае предлагают совместить сжигание мусора и сжигание традиционного топлива в едином комплексе тепловой станции или теплоэлектроцентрали. Для этого необходимо дооборудовать существующие тепловые станции, пристроив к каждой из них дополнительный цех по сжиганию мусора. Такой мусоросжигательный цех способен утилизировать до 40 тыс. тонн ТБО в год (или пять тонн в час). Это позволит, с одной стороны, как минимум на 10% уменьшить расход традиционного топлива, с другой – решить вопрос с утилизацией мусора.

Автономная горелка мощностью 20 кВт Напомним, что в Новосибирске ежегодно образуется миллион тонн ТБО. Эти отходы скапливаются на четырех полигонах, не оборудованных системой экологического мониторинга. Сегодня в мире – главным образом, в европейских странах, – ежегодно вырабатывается до 130 млрд. кВт.ч.  электроэнергии за счет сжигания ТБО. Причем, технологии сжигания мусора с экологической точки зрения не вызывают никаких нареканий. В европейских городах, где весьма высоки экологические требования, мусоросжигательные заводы расположены прямо в жилых кварталах, поскольку это не наносит вреда среде. Наши ученые предлагают развивать то же направление. Необходимо рассматривать ТБО как нетрадиционный вид топлива, который на сегодняшний день имеет отрицательную стоимость. Строительство мусоросжигательного цеха обойдется примерно в 500 миллионов рублей. Всего городу (для полной утилизации мусора) необходимо создать 25 таких станций. Конечно, за короткий период этого не сделать (потребуется как минимум 12,5 миллиардов рублей). Но для начала можно реализовать пилотный проект, создав КРТС  на территории Советского района.  Так, с одной стороны, мы реализуем перспективную инновацию, с другой, – предотвратим надвигающуюся экологическую угрозу, поскольку полигон, куда вывозится мусор из Советского района, фактически переполнен.

Следующая важная инновация – внедрение технологии переработки и уничтожения медицинских, слаборадиоактивных и токсичных отходов в термической плазме. Для этих целей специалистами Института теплофизики разработаны специальные компактные установки, к которым уже сейчас проявляют интерес иностранцы. Есть смысл поддержать данную разработку и найти ей массовое применение. Мы не будем здесь вдаваться в технические подробности работы данной установки. Попросту говоря, эта технология позволяет осуществить глубокую переработку различных веществ до простейших соединений без какой-либо предварительной подготовки отходов к переработке. В ходе переработки получается калорийный синтез-газ, который сжигается в энергетических котлах. Неорганическая составляющая отходов в виде жидкого шлака может использоваться в дальнейшем как строительный материал. Такую установку можно использовать на промышленных предприятиях, в медицинских учреждениях, а также на муниципальных мусороперерабатывающих заводах.

И наконец, еще одно важное изобретение в том же русле, одинаково полезное для энергетики и экологии, – это технология утилизации сточных канализационных стоков методом «конверсии органических веществ в сверхкритичной воде». «Сверхкритичная вода» – это активный растворитель органических веществ и кислорода. В данном случае органические вещества преобразуются в жидкое углеводородное топливо, которое можно эффективно сжигать в энергетических установках. При утилизации сточных вод с долей органики 25% трубный реактор объемом в 39 литров будет производить 70 кг в час такого топлива. Расход сточной воды – 234 кг в час. Таким образом, пучок из ста труб будет давать 7 тонн жидкого топлива в час. Интересно, не так ли? Конечно, возникает вопрос: а как такой необычный продукт будет гореть? В той связи напомним, что в Институте теплофизики занимаются также вопросами эффективного сжигания углеводородного топлива. И уже есть разработки, позволяющие сжечь без сажи и копоти даже отработанное масло! Так что с этим должно быть все в порядке. Как было сказано выше – умение хорошо сжигать топливо есть предпосылка к переходу на этап «скрещивания» экологии с энергетикой.

В общем, перефразируя слова одного политика, «Изобретения своевременные, нужные». Тут, собственно, ничего не надо доказывать. Перспективность и актуальность данных разработок не вызывают никаких сомнений. Другое дело, насколько у нас в стране такими разработками заинтересуется власть и бизнес. Будет очень печально, если спустя десять-пятнадцать лет нам придется все это закупать за рубежом (вместо того, чтобы продавать самим).

Олег Носков